دستگاه تعیین نقطه ذوب چیست؟ – روش کار با آن چگونه است؟

نقطه ذوب مواد را می توان با روش ساده و با استفاده از دستگاه تعیین نقطه ذوب اندازه گیری کرد. لوله تیل و دستگاه های میکروسکوپی دو روشی هستند که برای تعیین نقطه ذوب استفاده می شوند. نقطه ذوب، دمایی است که در آن یک ماده از حالت جامد به حالت مایع در می آید و ذوب شدن اتفاق می افتد. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک با دستگاه ذوب و طرز کار با آن آشنا می شویم.

فهرست مطالب :

۱- نقطه ذوب چیست؟

۲- عوامل تأثیرگذار در نقطه ذوب مواد

۳- کاربردهای نقطه ذوب

۴- تعیین نقطه ذوب با استفاده از روش لوله تیل

۵- دستگاه تعیین نقطه ذوب

۶- ساختار دستگاه تعیین نقطه ذوب

۷- نکات قابل توجه در اندازه گیری نقطه ذوب

۸- قیمت خرید و فروش دستگاه تعیین نقطه ذوب

۱- نقطه ذوب چیست؟

وقتی به یک جسم جامد، گرما می دهیم انرژی جنبشی مولکول های آن افزایش می یابد. به این ترتیب با افزایش حرکت مولکول ها (که در حالت جامد در جای مشخصی بودند)، فاصله بین آن ها زیاد شده و مولکول ها به طور آزادانه می توانند به هر طرف حرکت کنند. به این فاز که مولکول ها به راحتی جابه جا می شوند، فاز مایع می گویند. به این دما که فاز جامد به فاز مایع تبدیل می شود، نقطه ذوب می گویند. در این دما دو فاز جامد و مایع در حال تعادل بوده و فشار بخار جامد با فشار بخار مایع برابر خواهد بود. چون تعیین نقطه ذوب تحت تأثیر فشار می باشد به همین دلیل نقطه ذوب را در فشار استاندارد اندازه گیری می کنند.

نکته :

نکته ای که در عمل ذوب شدن بسیار مهم است، ثابت بودن درجه حرارت در هنگام ذوب جامدات می باشد. در هنگام ذوب شدن، مانند عمل تبخیر و تصعید، یک تغییر حالت فیزیکی اتفاق می افتد.

۲- عوامل تأثیرگذار در نقطه ذوب مواد :

نیروهای جاذبه : هر چه نیروی بین مولکول ها زیاد باشد نقطه ذوب ماده نیز زیاد خواهد بود. به عنوان مثال مواد یونی به دلیل داشتن جاذبه الکتروستاتیک بین یون ها دارای نقاط ذوب بالایی هستند. مواد دارای پیوندهای هیدروژنی و همچنین مواد قطبی دارای نقاط ذوب بالایی می باشند.

وجود ناخالصی : مواد ناخالص نسبت به مواد خالص دارای نقاط ذوب کمتری به دلیل داشتن گستره ذوب بالا، هستند.

ترکیب مواد : در صورت ترکیب دو ماده با یکدیگر نقاط ذوب آن ها کاهش می یابد.

حرارت زیاد : اگر درهنگام تعیین نقطه ذوب ماده، گرمای زیادی به آن داده شود، ماده قبل از ذوب شدن شروع به تجزیه شدن می کند.

فشار بخار بالا : اگر فشار بخار زیاد باشد، قبل از ذوب شدن ماده، عمل تصعید اتفاق افتاده و ماده بخار می شود.

۳- کاربردهای نقطه ذوب :

برای تعیین خلوص نسبی و شناسایی مواد از نقطه ذوب آن استفاده می کنند. در آزمایشگاه جداسازی و شناسایی مواد مجهول، می توان با اندازه گیری نقطه ذوب ماده مجهول و مقایسه آن با جداولی که در آن نقطه ذوب مواد نوشته می شود، به ماهیت ماده پی برده می شود. تعیین نقطه ذوب در کنار روش های دیگری چون تست حلالیت، آزمایش ذوب قلیا، آزمایش های طبقه بندی و … از مراحل شناسایی ماده مجهول می باشد. همچنین از تعیین نقطه ذوب می توان در شناسایی محصولات واکنش استفاده کرد.

یکی از این واکنش ها تشخیص ۲, ۳ یا ۴ نیتروبنزآلدهید حاصل از نیتراسیون بنزآلدهید می باشد که هر کدام دارای نقاط ذوب متفاوتی می باشند. از کاربردهای دیگر تعیین نقطه ذوب در تولید فلزاتی چون طلا، نقره، مس و آلومینیوم و فرآوری سنگ های معدنی می باشد.

۴- تعیین نقطه ذوب با استفاده از روش لوله تیل :

روش ساده و آزمایشگاهی که برای اندازه گیری نقطه ذوب استفاده می شود با استفاده از لوله تیل شیشه ای است. در این لوله که دارای روغن می باشد، نمونه جامد در لوله ی دیگری به نام بازدارنده در کنار دماسنج قرار داده می شود. با گرم کردن روغن، کم کم دما افزایش پیدا می کند و ماده جامد با افزایش دما، در نقطه ذوب خود شروع به مایع شدن می کند. در این روش وجود روغن به دلیل رسیدن دما به طور غیرمستقیم و یکنواخت به نمونه جامد می باشد.

توجه :

از این روش برای اندازه گیری نقطه جوش نیز استفاده می شود، در صورتی که به جای نمونه جامد، نمونه مایع در داخل لوله بازدارنده بریزیم.

۵- دستگاه تعیین نقطه ذوب :

در هنگام مطالعه مواد جامد (به خصوص شناسایی و جداسازی مواد)، اولین اطلاعاتی که باید از آن داشته باشیم، نقطه ذوب می باشد. برای این که بتوان نقطه ذوب مواد را خیلی سریع و با روشی آسان اندازه گیری کرد، باید از دستگاه تعیین نقطه ذوب استفاده کرد. در این دستگاه علاوه بر اندازه گیری سریع و تکرارپذیر نقطه ذوب، اندازه گیری با دقت بیشتری نیز نسبت به روش های دیگر انجام می شود. با قرار دادن نمونه داخل دستگاه و روشن کردن آن، به صورت اتوماتیک ذوب شدن انجام شده و بعد از تعیین نقطه ذوب، می توان اطلاعاتی چون دمای ابتدایی و انتهایی، میزان نقطه ذوب، تاریخ و زمان را یادداشت کرد.

همچنین در این دستگاه توانایی این که بتوان از لحظه شروع و روند ذوب شدن، فیلمبرداری کرد، وجود دارد.

۶- ساختار دستگاه تعیین نقطه ذوب :

این دستگاه ها دارای ساختارهای بیرونی متفاوتی هستند. اما بیشتر آن ها دارای لوله ای موئین سربسته ای می باشند که محل قرار دادن نمونه داخل آن می باشد. با قرار گرفتن نمونه داخل لوله موئین و قرار دادن آن داخل دستگاه، با منبع گرمایی حرارت داده می شود. منبع گرمایی می تواند یک حمام روغن گرم و یا توده حرارتی باشد. در این دستگاه ها اشعه ای با طول موج ثابت، وقتی نمونه داخل دستگاه قرار گیرد، به آن تابیده می شود. وقتی ذوب اتفاق نیفتاده، این اشعه به فتوسل نرسیده و عددی ثبت نمی شود. اما در هنگامی که ذوب اتفاق می افتد، این اشعه با عبور از ماده ذوب شده، به فتوسل برخورد کرده و نقطه ذوب نشان داده می شود.

نکته :

در دستگاه تعیین نقطه ذوب، برای ماده مورد نظر یک محدوده دمایی ثبت می شود این محدوده از زمان شروع ذوب شدن تا زمان ذوب شدن کامل ماده می باشد. نقطه ذوب را می توان به عنوان میانگینی از این دو دما بیان کرد. صفحات کنترلی که در این دستگاه ها وجود دارد، دمای شروع و پایان ذوب را برنامه ریزی می کند. همچنین در برخی از دستگاه ها می توان در یک زمان، بیشتر از یک نمونه را به دلیل داشتن چندین کانال، اندازه گیری نقطه ذوب کرد.

۷- نکات قابل توجه در اندازه گیری نقطه ذوب :

در هر بار تعیین نقطه ذوب باید از نمونه تازه استفاده شود و از یک نمونه دو بار استفاده نشود. لوله مورد نظر در دستگاه تعیین نقطه ذوب باید تمیز و از وجود ناخالصی پاک شود. چون وجود ناخالصی همان طور که گفته شد، نقطه ذوب را کاهش می دهد. همچنین در تعیین نقطه ذوب یک ماده، باید از لوله های موئین یکسان استفاده کرد، چون به دلیل تفاوت در لوله های موئین، ممکن است نقاط ذوب مختلفی برای یک ماده نشان داده شود.

۸- قیمت خرید و فروش دستگاه تعیین نقطه ذوب :

دستگاه های تعیین نقطه ذوب با توجه به انواع خود، توسط شرکت های مختلفی ساخته و عرضه می شوند. قیمت این دستگاه ها با توجه به اینکه در کدام کمپانی و با چه برندی تولید شده، می تواند متفاوت باشد. این دستگاه ها را در ایران می توان از نمایندگی های برندهای معتبر خارجی تهیه کرد. از شرکت های معتبری که به تولید این دستگاه می پردازد می توان به شرکت Kruss آلمان اشاره کرد. شرکتی هم که در داخل ایران دارای نمایندگی این کمپانی می باشد، شرکت فرآزما می باشد.